Instrumentation du viaduc de Millau

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1 Instrumentation du viaduc de Millau lourds Auteur: BURRIER Georges (CETE DE L EST) Co-Auteurs: JACOB Bernard (LCPC) BERDOS Xavier (CETE DE L EST) avec la participation de : M. Hannachi, S-S. Ieng, F. Romboni, F. Schmidt (LCPC) Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 1/22

2 SOMMAIRE 1. HISTORIQUE, PRINCIPE ET CONTEXTE 2. DISPOSITIF EXPERIMENTAL 3. MESURES 4. RESULTATS 5. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 2/22

3 1. HISTORIQUE, PRINCIPE ET CONTEXTE Historique Le concept du B-WIM (Bridge Weigh-In-Motion, pesage par pont instrumenté) a été introduit par F. Moses (Etats-Unis) en Le principe est de déduire les poids des camions des mesures de déformation d éléments de ponts en instrumentés (jauges, ou extensomètres comme à Millau). Les déformations de flexion d une travée ou d un élément (poutre, dalle, auget ) du pont sont mesurées au passage des essieux. Un algorithme, utilisant les lignes d influence de l effet considéré (par ex. moment de flexion), détermine le poids de chaque essieu, dont est déduit le poids total des véhicules circulant sur le pont. Le principe du FAD B-WIM (Free of axle detector B-WIM) a été utilisé à Millau, c-a-d. sans détecteur d essieux sur la chaussée, ceux-ci étant détectés et comptés par les extensomètres. La vitesse est également mesurée par extensométrie (utilisation de 2 sections instrumentées). Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 3/22

4 Principe Instrumented span Déformation Signal Strain Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 4/22

5 Principe De 5 à 18 extensomètres 1 à 6 détecteurs d essieux Système slovène SiWIM Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 5/22

6 CONTEXTE Le pesage par ponts instrumenté a débuté au LCPC lors du projet européen WAVE ( ) animé par le LCPC, par l étude d un algorithme original et son adaptation aux ponts métalliques à dalle orthotrope. L algorithme a ensuite été mis en œuvre par la ZAG et la société CESTEL (Slovénie) dans un système opérationnel et commercialisé dénommé SiWIM ( ). Le LCPC a acquis un système SiWIM en mai 2005, et l a expérimenté sur des ponts cadres (RN4, RN19, A1 et A9) de 2005 à Des premiers essais du SiWIM ont été réalisés sur le viaduc à dalle orthotrope d Autreville (Moselle, 54), qui avait servi aux travaux de WAVE en En octobre 2009, des essais ont été réalisés sur le viaduc de Millau, qui font l objet de cette présentation. Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 6/22

7 Lignes d influence du pont Paramétrage de chaque extensomètre Signaux des capteurs Visualisation de chaque essieu Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 7/22

8 Visualisation du poids de chaque essieu et du poids total Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 8/22

9 CHOIX DU VIADUC DE MILLAU Le viaduc de Millau est composé d un caisson à dalle orthotrope. Chacun des 173 éléments qui le composent, présente une largeur de 27,60 m et une hauteur de 4,20 m. Ils sont constitués de tôles raidies et de profilés standardisés. Le trafic PL sur l A75 à Millau est de 1500 poids lourds par jour (2 sens). L opération a été réalisée en collaboration avec la Compagnie Eiffage du Viaduc de Millau (CEVM). Des pesées statiques des poids lourds ont été réalisées sur l aire du péage pour fournir des valeurs de référence Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 9/22

10 2. Dispositif instrumental - 12 extensomètres fixés en fond d auget, à mi-portée entre deux pièces de pont - dont 8 sur une section pour la pesée - et 4 capteurs sur une section située 4 m en amont pour la détection des essieux et la mesure de vitesse - extensomètres vissés dans des plaques métalliques collées à l aide d une colle EPOXY HBM (permet le démontage et remontage) - 2 racks d acquisition de signaux à 8 voies (spiders) - 1 centrale de mesure piloté par le logiciel SiWIM via port TCP/IP Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 10/22

11 Schéma de l'installation Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 11/22

12 Chronologie après installation 1 PHASE: Pré-paramétrage du système sous trafic Exemple de signaux obtenus pour un poids lourd T2R3 Paramétrage de la ligne d influence L algorithme actuel utilise une moyenne des poids calculés à partir des contraintes mesurées sur les augets instrumentés. vérification des signaux donnés par les capteurs Les coefficients appliqués pour moyenner les pesées de chaque extensomètre sont ajustés pendant la phase d étalonnage. Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 12/22

13 2 PHASE: ETALONNAGE DU SYSTEME 2 camions d étalonnage représentatifs du trafic (poids total, poids par essieu et distance entre essieux ( connus ont fait 20 rotations à : * deux vitesses : 60 et 80 km/h * différents positionnements latéraux sur la voie lente : centré, à gauche et à droite Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 13/22

14 3 PHASE: LES MESURES SOUS TRAFIC Sur l'ouvrage => pesée en marche à l'aide du système SiWIM Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 14/22

15 CONTRÔLE VISUEL SUR L OUVRAGE AU PIED DU PYLÔNE P1 2 agents repèrent les poids lourds à leur arrivée au pylône P1 communiquent par talkie-walkie leur description aux opérateurs du SiWIM situés à l intérieur du caisson qui valident ceux pesés par le système, et signalent par GSM ces poids lourds pesés aux gendarmes et contrôleurs placés au péage pour interception et pesée statique Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 15/22

16 CONTRÔLE PAR PESEE STATIQUE au péage, les gendarmes interceptent les poids lourds sélectionnés (notamment ceux susceptibles de surcharge) annoncés et décrits par GSM sur l aire de pesée statique, les contrôleurs de la DREAL Midi- Pyrénées vérifient les poids statiques et les véhicules, et verbalisent les surcharges ou autres infractions 43 poids-lourds ont été pesés par le SiWIM et en statique Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 16/22

17 Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 17/22

18 4. RESULTATS Suivant les spécifications européennes COST 323 (Jacob et al. 2002), les erreurs relatives e r des poids des 43 véhicules ont été calculées : e r = (W d -W s )/W s où W d : poids mesuré en marche par le SiWIM et W s poids statique Critères Nombre Erreur moyenne Ecart-Type Classe Poids total 43-3,24% 5,76% C(15) Essieux simples 86 1,09% 11,18% D+(20) Groupes d'essieux (tandem ou tridem 115-7,93% 9,46% C(15) Statistiques des erreurs relatives pour les 43 poids lourds et classes de précision COST323 par critère Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 18/22

19 RESULTATS (suite) Globalement, le système atteint la classe C(15), précision comparable à celle des système de pesage en marche à barreaux noyés dans la chaussée. Les poids des groupes d essieux sont sous-estimés de 8% tandis que les poids des essieux simples (directeur et moteur des tracteurs) sont sur- estimés de 1% avec un écart-type de 11%. L algorithme actuel travaille avec un modèle 1-D (ligne d influence des moments de flexion) et ne prend pas bien en compte les variations de position latérale et le type de roues (simple ou jumelées), ce qui limite la précision. Des travaux sont en cours au LCPC pour améliorer cet algorithme. Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 19/22

20 ANALYSE DES RESULTATS La classe de précision obtenue C(15) sur les groupes d essieux est meilleure que sur les essieux simples. En effet, la plupart de ces groupe d essieux sont des tridem avec un empattement constant de 2,60 m. La classe de précision plus faible D(20) obtenue pour les essieux simples s explique entre autres par la différence d empreinte au sol entre les essieux directeurs avant et les essieux moteurs arrière du tracteur : les essieux directeurs avant ont des roues simples avec une largeur d empreinte de 0,25 m les essieux moteurs arrière ont généralement des roues jumelées et une largeur d empreinte cumulée d environ 0,70 m. Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 20/22

21 Conclusions et perspectives d amélioration Premier test du système SiWIM sur un pont caisson à dalle orthotrope, et premier test à grande échelle sur dalle orthotrope, 10 ans après les premiers essais (prototype) du projet WAVE. Résultats encourageants mais pouvant être nettement améliorés par adaptation de l algorithme de calcul des poids (remplacement des lignes d influence par des surfaces d influence modèle 2-D) ; nouveaux essais prévus à l automne 2010 sur le viaduc de Millau pour tester le nouvel algorithme. Prise en compte de la localisation des positions latérales de roues pour sélectionner les signaux d amplitude maximum Georges BURRIER (CETE DE L EST) Page 21/22

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